Species Diversity and Geographical Distribution of Whiteflies (Hemiptera: Aleyrodidae) in Zimbabwe
본 연구는 다양한 기주 식물에서 *Bemisia tabaci* SSA1-SG3와 *Trialeurodes vaporariorum*을 식별하고, 이들의 내공생 미생물 군집을 특성화하며, TYLCV 및 남부 아프리카에서 처음으로 기록된 SLCCV의 존재를 탐지함으로써 짐바브웨 내 가루이 다양성에 대한 최초의 분자적 기준선을 확립한다.
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농업의 숨겨진 세계에서, 어떤 해충들은 너무 늦기 전까지는 육안으로 식별할 수 없을 정도로 눈에 보이지 않는 데미지를 입힙니다. 이들 중에는 가드득한 흰가루이(whiteflies)가 있는데, 이들은 식물의 즙을 빨아먹어 식물을 약화시키고 검은 곰팡이를 유발하는 끈적한 잔여물을 남깁니다. 하지만 이들의 진정한 위험은 무엇을 먹느냐가 아니라, 무엇을 옮기느냐에 있습니다. 이 곤충들은 살아있는 주사기 역할을 하며, 잎에서 잎으로 이동하면서 식물 바이러스를 작물에 주입합니다. 베고모바이러스(begomoviruses)로 알려진 한 그룹의 바이러스는 토마토, 콩, 면화의 전체 수확량을 황폐화하여 초록빛 들판을 갈색 황무지로 바꿀 수 있습니다. 농업이 경제의 중추인 짐바브웨의 농부들에게 있어, 정확히 어떤 곤충이 존재하는지, 그들이 어떤 유전적 구성을 가지고 있는지, 그리고 어떤 바이러스를 퍼뜨릴 수 있는지를 이해하는 것은 식량 안보의 문제입니다. 이러한 지식 없이는 작물을 보호하려는 노력은 정밀한 과학보다는 추측에 의존하는 눈먼 노력이 되기 쉽습니다.
이 수수께끼를 풀기 위해 짐바브웨와 한국의 연구진은 짐바브웨의 주요 농업 지역을 가로지르는 포괄적인 조사를 시작했습니다. 그들은 2018년과 2019년 재배 시즌 동안 중앙 고원지대부터 남부 지방에 이르기까지 10개의 서로 다른 장소를 방문했습니다. 그들의 목표는 자연 서식지에서의 흰가루이 개체군 스냅샷을 포착하는 것이었습니다. 그들은 일반 콩, 면화, 토마토, 고구마, 그리고 다양한 잎채류를 포함한 7가지 유형의 식물에서 성충을 채집했습니다. 단순히 벌레의 수를 세는 대신, 과학자들은 그들을 실험실로 가져가 유전 코드를 읽었습니다. 세포의 에너지 중심인 미토콘드리아에서 발견되는 특정 DNA 단편을 조사함으로써, 그들은 자신들이 다루고 있는 흰가루이의 종이 정확히 무엇인지 식별할 수 있었습니다. 이 분자적 접근 방식은 매우 중요한데, 왜냐하면 많은 흰가루이들이 인간의 눈에는 동일해 보이지만, 실제로는 생물학적으로 매우 다른 그룹에 속하며 질병을 퍼뜨리는 능력 또한 판이하게 다르기 때문입니다.
연구 결과, 현재 짐바브웨에서는 두 가지 뚜렷한 흰가루이 종이 활동 중인 것으로 나타났습니다. 첫 번째는 Bemisia tabaci로, 과학자들이 사실은 평범한 모습 속에 숨어 있는 수많은 서로 다른 '은폐종(cryptic species)'임을 알아낸 복합적인 곤충 집단입니다. 이번 조사에서 이 유형에 속하는 모든 표본은 SSA1-SG3라고 알려진 특정 하위 그룹에 속했습니다. 이 발견은 중요한데, 이는 짐바브웨의 흰가루이가 유럽과 아시아의 일부 지역을 점령한 더 공격적이고 침입적인 유형이 아니라, 탄자니아에서 발견되는 개체군과 밀접하게 연관된 토착 아프리카 혈통임을 확인해주기 때문입니다. 발견된 두 번째 종은 온실가루이(Trialeurodes vaporariorum)였습니다. 토착종인 Bemisia와 달리, 이 종은 국가 전체에 걸쳐 유전적 변이가 거의 나타나지 않았는데, 이는 비교적 최근에 도입된 단일 그룹의 곤충이 빠르게 퍼져 나가 하라레, 마로ン데라 및 그 너머의 농장까지 확산되었음을 시사합니다.
곤충을 식별하는 것 외에도, 연구진은 그들 내부에 살고 있는 미세한 박테리아를 조사했습니다. 엔도심비온트(endosymbionts)라고 불리는 이 박테리아들은 종종 곤충과 공생 관계를 맺으며, 때때로 그들의 생존이나 번식을 돕기도 합니다. 연구팀은 종이나 지역에 관계없이 테스트한 모든 흰가루이에서 특정 박테리아인 Arsenophonus가 발견되었다는 것을 찾아냈습니다. 이러한 보편적인 존재는 이 박테리아가 짐바브웨 흰가루이 공동체의 근간을 이루는 부분임을 시사합니다. 다른 박테리아들은 약 절반의 곤충에서 발견되었으나, Hamiltonella라는 유형은 완전히 발견되지 않았습니다. 이 특정 박테리아의 부재는 미스터리가 아니라 알려진 생물학적 법칙입니다. Arsenophonus가 이토록 높은 수치로 존재할 때, 그것은 일반적으로 Hamiltonella를 압도하고 밀어내기 때문입니다.
조사의 가장 결정적인 부분은 이 곤충들이 위험한 식물 바이러스를 운반하고 있는지 확인하는 것이었습니다. 결과에 따르면, 테스트된 흰가루이의 거의 30%가 바이러스에 감염되어 있었습니다. 두 종류의 바이러스가 식별되었습니다. 하나는 토마토 황화 잎 말림 바이러스(Tomato yellow leaf curl virus)로, 면화 밭에서 채집된 Bemisia tabaci에서 발견되었습니다. 이는 이 특정 유형의 흰가루이가 해당 지역에서 이 바이러스의 매개체임이 이전에 확인된 적이 없다는 점에서 주목할 만한 발견이며, 이 질병이 어떻게 면화와 채소 작물 사이에서 퍼지는지에 대한 새로운 질문을 던집니다. 두 번째 바이러스인 스쿼시 잎 말림 중국 바이러스(Squash leaf curl China virus)는 온실가루이에서 발견되었습니다. 이 바이러스는 토마토, 스파이더 플랜트(spider plant)라 불리는 잎채류, 그리고 양배추와 유사한 채소 등 세 가지 다른 유형의 식물에서 두 개의 서로 다른 도시에서 검출되었습니다. 이 발견은 남부 아프리카의 온실가루이에서 이 특정 바이러스가 기록된 첫 사례입니다.
이 연구 결과의 함의는 짐바브웨 농업의 미래를 위해 즉각적이고 실용적입니다. 이 연구는 짐바브웨의 흰가루이 개체군이 현재 다른 곳에서 보이는 고도로 침입적인 유형보다는 토착 종에 의해 지배되고 있다는 명확한 기준선을 설정하며, 이는 어느 정도의 안도감을 제공합니다. 그러나 토착종과 도입종 모두에서 바이러스가 발견되었다는 것은 작물에 대한 위험이 실재하고 존재함을 의미합니다. 온실가루이가 여러 종류의 채소에 걸쳐 바이러스를 퍼뜨리고 있다는 사실은 농부들이 단일 작물만으로는 안전할 것이라고 믿을 수 없음을 시사합니다. 연구는 수입 식물 자재에 대한 주의 깊은 모니터링의 필요성을 강조하는데, 짐바브웨의 온실가루이와 인도 것 사이의 유전적 유사성은 이들이 묘목을 통해 도착했을 가능성을 보여주기 때문입니다. 과학자들은 정확히 어떤 곤충이 어디에 있고 무엇을 운반하고 있는지를 지도화함으로써, 이제 농부와 정책 입안자들이 수확물을 보호하기 위한 더 나은 전략을 설계하고, 이 작고 강력한 위협으로부터 식량 공급을 안전하게 지킬 수 있도록 도울 수 있습니다.
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